(57)【要約】  可変圧縮比機構を含む複数のアクチュエータの協調操作によって制御される可変圧縮比内燃機関の過渡運転時の制御を簡素化できるようにする。  内燃機関に使用されている燃料の性状を判定する。内燃機関に要求される負荷が変化した場合には、変化後の負荷の値と燃料性状とに応じて圧縮比の設定を変更し、変更後の設定圧縮比に従って可変圧縮比機構を操作する。その際、要求される負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間は燃料性状に拠らず同じであるように可変圧縮比機構を操作する。
2011052092.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変圧縮比機構を含む複数のアクチュエータの協調操作によって制御される可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関に使用されている燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記内燃機関に要求される負荷が変化した場合に、変化後の負荷の値と燃料性状とに応じて圧縮比の設定を変更する設定変更手段と、
圧縮比の設定が変更された場合に、変更後の設定圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を操作する操作手段と、
を備え、
前記操作手段は、負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間は燃料性状に拠らず同じになるように前記可変圧縮比機構を操作することを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記設定変更手段は、所定の圧縮比を上限としてその枠内で圧縮比の設定を変更し、
前記操作手段は、圧縮比の設定の変更が上限圧縮比からの変更である場合には、前記可変圧縮比機構の動作速度を燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間を燃料性状に拠らず同じにすることを特徴とする請求の範囲１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記操作手段は、同じ負荷の変化に対する圧縮比の変更量が燃料性状によって異なる場合には、前記可変圧縮比機構の動作速度を燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間を燃料性状に拠らず同じにすることを特徴とする請求の範囲１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料性状判定手段は、燃料のオクタン価の高低を判定し、
前記設定変更手段は、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで圧縮比の設定を異ならせ、
前記操作手段は、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで前記可変圧縮比機構の動作速度を異ならせることを特徴とする請求の範囲２又は３に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項５】
可変圧縮比機構を含む複数のアクチュエータの協調操作によって制御される可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関に使用されている燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記内燃機関に要求される負荷が変化した場合に、変化後の負荷の値と燃料性状とに応じて圧縮比の設定を変更する設定変更手段と、
圧縮比の設定が変更された場合に、変更後の設定圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を操作する操作手段と、
を備え、
前記操作手段は、負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点は燃料性状に拠らず同じになるように前記可変圧縮比機構を操作することを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記設定変更手段は、所定の圧縮比を上限としてその枠内で圧縮比の設定を変更し、
前記操作手段は、圧縮比の設定の変更が上限圧縮比からの変更である場合には、前記可変圧縮比機構の操作を開始するタイミングを燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点を燃料性状に拠らず同じにすることを特徴とする請求の範囲１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記操作手段は、同じ負荷の変化に対する圧縮比の変更量が燃料性状によって異なる場合には、前記可変圧縮比機構の操作を開始するタイミングを燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点を燃料性状に拠らず同じにすることを特徴とする請求の範囲１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記燃料性状判定手段は、燃料のオクタン価の高低を判定し、
前記設定変更手段は、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで圧縮比の設定を異ならせ、
前記操作手段は、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで前記可変圧縮比機構の操作を開始するタイミングを異ならせることを特徴とする請求の範囲６又は７に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可変圧縮比機構を含む複数のアクチュエータの協調操作によって制御される可変圧縮比内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特開２００７−３０９２９８号公報、特開２００４−０９２６３９号公報、或いは、特開２００９−１３８６０７号公報に開示されているように、圧縮比を機械的に変更可能な可変圧縮比内燃機関が知られている。燃費を良好に保つことができる最適圧縮比は負荷によって異なるが、可変圧縮比内燃機関によれば、負荷に応じた最適圧縮比を実現することができる。【０００３】
可変圧縮比内燃機関における圧縮比の変更は、ドライバーからの負荷要求の変更、つまり、アクセルペダルの操作を受けて行なわれる。その場合、要求された負荷の変化に追従するように圧縮比は速やかに変更されることが望ましいことから、アクチュエータである可変圧縮比機構は負荷の変化に応じて遅延なく最速の速度で動かされる。しかし、要求される負荷変化に完全に追従可能な強力なアクチュエータを備えることは、スペース効率や駆動エネルギーの燃費への影響の点から困難である。このため、可変圧縮比機構を最速の速度で動作させたとしても実際圧縮比と最適圧縮比との間にはずれが生じる可能性がある。したがって、負荷の変化に応じて圧縮比を変更する際には、過渡運転時の燃焼を成立させるべく点火装置による点火時期の補正が併用されることになる。また、過渡運転時には、可変バルブタイミング機構やスロットル等の各種アクチュエータも可変圧縮比機構や点火装置とともに協調操作される。これらのアクチュエータも可変圧縮比機構と同様にその動作速度には制約がある。このため、過渡運転時の制御を最適化するためには、可変バルブタイミング機構やスロットル等の動作期間や動作タイミングも含めて、協調操作される全アクチュエータの操作方法を適合させることが必要とされる。【０００４】
ところで、内燃機関に使用される燃料の性状は必ずしも一定ではなく、時として異なる性状の燃料が使用される場合がある。例えば、レギュラーガソリンが使用されていた内燃機関にハイオクガソリンが給油された場合や、ガソリンが使用されていた内燃機関にエタノールが給油された場合がそれに該当する。使用される燃料の性状が異なったものになれば、負荷と最適圧縮比との関係も異なったものになる。そのような場合であっても、可変圧縮比内燃機関によれば、燃料性状に応じて負荷と圧縮比との関係を変更することによって最適な燃費性能を得ることができる。【０００５】
燃料性状に応じて負荷と圧縮比の設定との関係を変更した場合、負荷の変化が同一であっても圧縮比の変更開始から完了までの期間は異なったものになる。負荷が変化した場合の圧縮比の必要変更量は燃料性状に拠って変化するのに対し、可変圧縮比機構の動作速度は、圧縮比を負荷の変化に追従させるべく、常に最速の速度に設定されるためである。このように、燃料性状に拠って圧縮比の変更に要する期間が異なる場合、可変圧縮比機構と協調して操作される他のアクチュエータの過渡運転時の操作方法（動作速度、動作タイミング等）もそれに合わせて変更する必要が有る。しかしながら、使用が想定されるあらゆる燃料性状との組み合わせにおいて過渡運転の最適化を図るためには、複雑な制御が必要となり、その結果、各アクチュエータの操作方法の適合に要する時間を多大なものにしてしまう。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、可変圧縮比機構を含む複数のアクチュエータの協調操作によって制御される可変圧縮比内燃機関の過渡運転時の制御を簡素化できるようにすることを目的とする。
【０００７】
このため、本発明は次のような可変圧縮比内燃機関の制御装置を提供する。
【０００８】
本発明の第１の可変圧縮比内燃機関の制御装置は、内燃機関に使用されている燃料の性状を判定する手段と、内燃機関に要求される負荷が変化した場合に、変化後の負荷の値と燃料性状とに応じて圧縮比の設定を変更する手段と、圧縮比の設定が変更された場合に、変更後の設定圧縮比に従って可変圧縮比機構を操作する手段とを備える。可変圧縮比機構を操作する手段には、要求される負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間は燃料性状に拠らず同じであるように可変圧縮比機構を操作するという特徴がある。
【０００９】
上記の第１の制御装置によれば、燃料性状がどのようであろうとも、内燃機関に要求される負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間は同じになる。要求される負荷の変化と圧縮比の変更期間との関係が燃料性状に拠らないのであれば、可変圧縮比機構と協調して操作される他のアクチュエータの操作方法を燃料性状によって変える必要がない。したがって、第１の制御装置によれば、圧縮比の変更を伴う過渡運転時の制御を従来に比較して簡素化することができる。
【００１０】
第１の制御装置の一つの態様では、圧縮比の設定を変更する手段は、所定の圧縮比を上限としてその枠内で圧縮比の設定を変更する。可変圧縮比機構を操作する手段は、圧縮比の設定の変更が上限圧縮比からの変更である場合、可変圧縮比機構の動作速度を燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間を燃料性状に拠らず同じにする。
【００１１】
また、第１の制御装置の別の態様では、可変圧縮比機構を操作する手段は、同じ負荷の変化に対する圧縮比の変更量が燃料性状によって異なる場合、可変圧縮比機構の動作速度を燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間を燃料性状に拠らず同じにする。
【００１２】
なお、第１の制御装置に関する上記２つの態様においては、燃料性状の判定が燃料のオクタン価の高低の判定であるならば、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで圧縮比の設定を異ならせ、また、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで可変圧縮比機構の動作速度を異ならせるのが好ましい。
【００１３】
本発明の第２の可変圧縮比内燃機関の制御装置は、内燃機関に使用されている燃料の性状を判定する手段と、内燃機関に要求される負荷が変化した場合に、変化後の負荷の値と燃料性状とに応じて圧縮比の設定を変更する手段と、圧縮比の設定が変更された場合に、変更後の設定圧縮比に従って可変圧縮比機構を操作する手段とを備える。可変圧縮比機構を操作する手段には、要求される負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点は燃料性状に拠らず同じであるように可変圧縮比機構を操作するという特徴がある。
【００１４】
上記の第２の制御装置によれば、燃料性状がどのようであろうとも、内燃機関の負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点は同じになり、圧縮比の変更開始タイミングと完了タイミングの何れか一方が燃料性状に拠って大きくずれてしまうことは回避される。要求される負荷の変化と圧縮比の変更期間との関係が燃料性状によって大きく変わらないならば、可変圧縮比機構と協調して操作される他のアクチュエータの操作方法を燃料性状によって変える必要がない。したがって、第２の制御装置によれば、圧縮比の変更を伴う過渡運転時の制御を従来に比較して簡素化することができる。
【００１５】
第２の制御装置の一つの態様では、圧縮比の設定を変更する手段は、所定の圧縮比を上限としてその枠内で圧縮比の設定を変更する。可変圧縮比機構を操作する手段は、圧縮比の設定の変更が上限圧縮比からの変更である場合、可変圧縮比機構の操作を開始するタイミングを燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点を燃料性状に拠らず同じにする。
【００１６】
また、第２の制御装置の別の態様では、可変圧縮比機構を操作する手段は、同じ負荷の変化に対する圧縮比の変更量が燃料性状によって異なる場合、可変圧縮比機構の操作を開始するタイミングを燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点を燃料性状に拠らず同じにする。
【００１７】
なお、第２の制御装置に関する上記２つの態様においては、燃料性状の判定が燃料のオクタン価の高低の判定であるならば、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで圧縮比の設定を異ならせ、また、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで可変圧縮比機構の動作速度を異ならせるのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される可変圧縮比内燃機関のシステム図である。
【図２】燃料のオクタン価と負荷に対する理論上の最適圧縮比との関係を示す図である。
【図３】燃料のオクタン価と負荷に対する機械的制約の中での最適圧縮比との関係を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１において低オクタン価燃料が使用されている場合にとられる過渡運転時の可変圧縮比機構の操作を説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において高オクタン価燃料が使用されている場合にとられる過渡運転時の可変圧縮比機構の操作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態１によって実現される過渡運転時の可変圧縮比内燃機関の動作を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態２において高オクタン価燃料が使用されている場合にとられる過渡運転時の可変圧縮比機構の操作を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２によって実現される過渡運転時の可変圧縮比内燃機関の動作を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
実施の形態１．
本発明の実施の形態１について図１乃至図６の各図を参照して説明する。
【００２０】
図１は、本実施の形態の制御装置が適用される可変圧縮比内燃機関のシステム図である。図１の可変圧縮比内燃機関（以下、単にエンジンという）は、４ストロークの火花点火式レシプロエンジンである。このエンジン２は、その運転を制御するためのアクチュエータとして、一般的なエンジンに備えられる点火装置４、スロットル６、可変バルブタイミング機構（以下、ＶＶＴという）８等に加えて、可変圧縮比機構１０も備えている。
【００２１】
可変圧縮比機構１０は、燃焼室容積を機械的に変更することによりシリンダ容積と燃焼室容積との比である圧縮比（機械圧縮比）を変化させる機構である。燃焼室容積を変更する方法としては、例えば、電動モータによってクランクケースに対してシリンダブロックをシリンダの軸方向に移動させてシリンダ内でのピストンの往復位置を変化させる方法がある。このような可変圧縮比機構の具体的な構造に関しては、特開２００７−３０９２９８号公報、特開２００４−０９２６３９号公報、或いは、特開２００９−１３８６０７号公報に開示されている。本発明に関しては、少なくとも圧縮比を機械的に変更さえできればよいので、可変圧縮比機構１０の具体的な構成や仕組みには限定はない。
【００２２】
可変圧縮比機構１０を含む全てのアクチュエータ４，６，８，１０は、ＥＣＵ（Electronic control unit）１２によって協調操作される。
【００２３】
ＥＣＵ１２には、エンジン２の状態や車両環境、或いはドライバーからの要求を把握するために多数のセンサが接続されている。そのようなセンサ類の中の１つがアクセル開度センサ１４と燃料性状センサ１６である。ＥＣＵ１２は、アクセル開度センサ１４の信号、すなわち、アクセルペダルの開度を表す信号によって、ドライバーが要求している負荷の大きさを知る。また、ＥＣＵ１２は、燃料性状センサ１６からの信号によって、エンジン２に使用されている燃料の性状を判定する。なお、ここでいう燃料性状センサには、特定成分の含有の有無、成分割合、粘度、揮発度、平均分子量といった燃料性状そのものを検出或いは測定する専用のセンサだけでなく、燃料性状の判別に必要な情報を得ることができる全てのセンサが含まれる。例えば、ノックの頻度によって燃料のオクタン価を判定するのであれば、燃料性状センサにはノックセンサが該当する。筒内圧力から燃料の燃焼速度を算出することで燃料性状を判定するのであれば、燃料性状センサには筒内圧センサが該当する。また、燃料に含まれるアルコールの濃度から燃料性状を判定するのであれば、燃料性状センサにはアルコール濃度センサが該当する。また、空燃比フィードバック制御の補正量から燃料が重質か軽質かを判定するのであれば、燃料性状センサには空燃比センサが該当する。本実施の形態では、ＥＣＵ１２は燃料性状として燃料のオクタン価の高低を判定し、燃料性状センサ１６は燃料のオクタン価の判定に必要な情報をＥＣＵ１２に入力しているものとする。
【００２４】
燃料性状センサ１６からの情報に基づいて判定された燃料のオクタン価は、可変圧縮比機構１０を操作するための情報として用いられる。詳しくは、ＥＣＵ１２は、アクセル開度センサ１４の信号に応じて可変圧縮比機構１０を操作し、エンジン２の圧縮比をドライバーから要求される負荷に応じた最適圧縮比に制御する。そして、その操作の際に従う要求負荷と圧縮比の設定値との関係を燃料のオクタン価によって変更する。
【００２５】
図２は、定常状態における燃料のオクタン価と負荷に対する理論上の最適圧縮比との関係を示す図である。図２からは、負荷が低くなるにつれて圧縮比を高くすることが望ましいことが分かる。また、オクタン価が高い燃料が用いられている場合には、オクタン価が高い燃料が用いられている場合よりも、負荷が同じであるなら圧縮比を高く設定するほうが望ましいことも分かる。
【００２６】
しかし、可変圧縮比機構１０によって実現可能な圧縮比には、その構造から決まる機械的な制約がある。その機械的な制約の中での上限圧縮比を考慮した場合には、燃料のオクタン価と負荷に対する最適圧縮比との関係は図３に示すようになる。図３に従えば、極低負荷領域では燃料のオクタン価に拠らず圧縮比は上限圧縮比に設定される。低負荷域では、低オクタン価の燃料が使用されている場合は負荷の増大に応じて圧縮比の設定値は下げられることになるが、高オクタン価の燃料が使用されている場合には圧縮比は上限圧縮比に設定される。中高負荷域では、高オクタン価の燃料が使用されている場合も負荷の増大に応じて圧縮比の設定値は下げられることになる。
【００２７】
ＥＣＵ１２には、図３に示すオクタン価と負荷に対する最適圧縮比との関係をマップ化したものが記憶されている。ＥＣＵ１２は、そのマップを参照して負荷とオクタン価とに応じた圧縮比を設定し、設定した圧縮比に従って可変圧縮比機構１０を操作する。より具体的には、ドライバーによりアクセルペダルが踏み込まれる等して要求負荷が変化すると、ＥＣＵ１２は、変化後の負荷の値とオクタン価とに応じて圧縮比の設定を変更し、変更後の設定圧縮比に従って可変圧縮比機構１０を操作する。ただし、図３は、あくまでも要求負荷とオクタン価とから定常状態における最適圧縮比を決定するための規則を示したものである。圧縮比が変化する過渡運転時には、それとは別の規則に従って可変圧縮比機構１０の操作が行なわれる。
【００２８】
過渡運転時に採られる可変圧縮比機構１０の操作方法は、本実施の形態が有する１つの特徴に該当する。本実施の形態では、使用されている燃料のオクタン価が高いか低いかによって、可変圧縮比機構１０の動作速度の設定が変えられる。具体的には、低オクタン価の燃料が用いられているのであれば、ＥＣＵ１２は、従来の操作方法と同様に、要求される負荷の変化に応じて遅延なく最速の速度で可変圧縮比機構１０を動作させる。一方、高オクタン価の燃料が用いられているのであれば、ＥＣＵ１２は、低オクタン価の燃料が用いられている場合に比較して遅い速度で可変圧縮比機構１０を動作させる。
【００２９】
これは、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで、要求される負荷が変化した場合の圧縮比の必要変更量に違いが生じるからである。その違いは、要求される負荷の増大に応じて圧縮比が上限圧縮比からより低い圧縮比に変更される場合において顕著となる。仮に、オクタン価の高低に関わらず可変圧縮比機構１０を常に最速の速度で動作させるならば、圧縮比の必要変更量の違いから、要求される負荷の変化が同一であったとしても圧縮比の変更に要する期間は異なったものになる。これに対し、圧縮比の必要変更量の多少に合わせて可変圧縮比機構１０の動作速度の設定を変えれば、圧縮比の変更開始から完了までの期間をオクタン価の高低に拠らず同じにすることができる。
【００３０】
図４及び図５は、過渡運転時に上述のような可変圧縮比機構１０の操作が実際に行われた場合、負荷の変化に対して圧縮比がどのように変化するかを示した図である。図４は、低オクタン価燃料が使用されている場合の負荷と圧縮比との関係を示す図である。図４中の実線は、図３に示す低オクタン価燃料が使用された場合の負荷と最適圧縮比との関係に対応している。一方、図５は、高オクタン価燃料が使用されている場合の負荷と圧縮比との関係を示す図である。図５の実線は、図３に示す高オクタン価燃料が使用された場合の負荷と最適圧縮比との関係に対応している。
【００３１】
ここでは、各図に示すように負荷がＡからＢに増大する場合の圧縮比の変化について説明する。各図中に矢印付きの点線で示すのが、可変圧縮比機構１０の操作によって実現される負荷の変化に対する圧縮比の変化である。図中の各線の傾き、すなわち、負荷の変化に対する圧縮比の変化の割合は、負荷が単調に増大している状況では、時間の変化に対する圧縮比の変化の割合、すなわち、圧縮比の変化速度に対応する。
【００３２】
低オクタン価燃料が使用されている場合は、図４に示すように、圧縮比は負荷と最適圧縮比との関係を示す実線に沿って、負荷Ａに対応する圧縮比ＸＡから負荷Ｂに対応する圧縮比ＸＢＬまで変化する。このときの圧縮比の変化速度は、可変圧縮比機構１０を最速の速度で動作させたときの速度である。
【００３３】
高オクタン価燃料が使用されている場合は、図５に示すように、圧縮比は負荷と最適圧縮比との関係を示す実線に沿うのではなく、負荷Ａに対応する圧縮比ＸＡから負荷Ｂに対応する圧縮比ＸＢＨまで略直線的に変化する。このときの圧縮比の変化速度は、図４に示す点線の傾きと図５に示す点線の傾きとを比較して分かるように、低オクタン価燃料が使用されている場合の変化速度よりも遅い速度である。高オクタン価燃料が使用されている場合は、低オクタン価燃料が使用されている場合よりも負荷の変化に伴う圧縮比の変化量が少ないので、その分、圧縮比の変化速度を遅くすることで圧縮比の変更開始から完了までの期間を同じにすることができる。
【００３４】
上述の可変圧縮比機構１０の操作によって実現されるエンジン２の動作をタイムチャートで示したのが図６である。図６の最下段は、アクセルペダルの開度の変化、すなわち、要求される負荷の変化を示している。図６の最上段は、点火装置４によって制御される点火時期の変化を示している。図６の２段目は、ＶＶＴ８によって制御されるバルブタイミングの変化を示している。図６の３段目は、可変圧縮比機構１０によって制御される圧縮比の変化を示している。図６の４段目は、スロットル６によって制御される負荷率（シリンダの充填効率）の変化を示している。図６によれば、要求負荷の変化に応じて各アクチュエータ４，６，８，１０が協調操作されていることが分かる。
【００３５】
図６の３段目には、圧縮比の変化を示す線として太線と細線の２本の線が引かれている。このうちの細線は、低オクタン価燃料が使用されている場合の可変圧縮比機構１０の操作によって実現される圧縮比の変化を示し、太線は、高オクタン価燃料が使用されている場合の可変圧縮比機構１０の操作によって実現される圧縮比の変化を示している。これら２本の線を比較して分かるように、高オクタン価燃料が使用されている場合は、低オクタン価燃料が使用されている場合よりも圧縮比の変更量が少ない。しかし、高オクタン価燃料が使用されている場合は、低オクタン価燃料が使用されている場合よりも圧縮比の変化速度は遅くされる。その結果、圧縮比の変更開始から完了までの期間は燃料のオクタン価の高低に拠らず同じになっている。
【００３６】
要求される負荷の変化と圧縮比の変更期間との関係が燃料のオクタン価に拠らないのであれば、可変圧縮比機構１０と協調して操作される他のアクチュエータ４，６，８の操作方法は燃料のオクタン価によって変える必要がない。つまり、図６から明らかなように、燃料のオクタン価に応じて操作方法を変更する必要があるのは可変圧縮比機構１０のみであり、他のアクチュエータ４，６，８に関しては、燃料のオクタン価の違いに拠らず同じ操作方法をとることができる。したがって、本実施の形態によれば、圧縮比の変更を伴う過渡運転時の制御を従来に比較して簡素化することが可能であり、それにより設計段階における適合の簡素化を図ることもできる。
【００３７】
実施の形態２．
本発明の実施の形態２について図１、図７及び図８の各図を参照して説明する。
【００３８】
本実施の形態の制御装置は、実施の形態１と同様、図１に示す構成の可変圧縮比内燃機関に適用することができる。ただし、実施の形態１の可変圧縮比機構１０はその動作速度は可変であったが、本実施の形態の可変圧縮比機構１０はその動作速度を変更することができないものとする。
【００３９】
本施の形態と実施の形態１とは、過渡運転時に採られる可変圧縮比機構１０の操作方法に違いがある。本実施の形態では、使用されている燃料のオクタン価が高いか低いかによって、可変圧縮比機構１０の動作タイミングの設定が変えられる。具体的には、低オクタン価の燃料が用いられているのであれば、ＥＣＵ１２は、従来の操作方法と同様に、負荷の変化に応じて遅延なく可変圧縮比機構１０を動作させる。一方、高オクタン価の燃料が用いられているのであれば、ＥＣＵ１２は、低オクタン価の燃料が用いられている場合に比較して遅いタイミングで可変圧縮比機構１０を動作させる。ただし、本実施の形態では、可変圧縮比機構１０の動作速度はオクタン価の高低に拠らず一定の速度である。
【００４０】
燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とでは、負荷が変化した場合の圧縮比の必要変更量に違いが生じる。その違いは、負荷の増大に応じて圧縮比が上限圧縮比からより低い圧縮比に変更される場合において顕著となる。仮に、オクタン価の高低に関わらず可変圧縮比機構１０を常に一定のタイミングで動作させるならば、圧縮比の必要変更量の違いから、負荷の変化が同一であったとしても圧縮比の変更に要する期間には大きな違いが生じる。これに対し、圧縮比の必要変更量の多少に合わせて可変圧縮比機構１０の動作タイミングの設定を変えれば、圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点をオクタン価の高低に拠らず同じにして、圧縮比の変更開始タイミングと完了タイミングの何れか一方がオクタン価の高低に拠って大きくずれてしまうことを回避することができる。
【００４１】
図７は、過渡運転時に上述のような可変圧縮比機構１０の操作が実際に行われた場合、負荷の変化に対して圧縮比がどのように変化するかを示した図である。詳しくは、図７は、高オクタン価燃料が使用されている場合の負荷と圧縮比との関係を示す図であって、図７中の実線は、図３に示す高オクタン価燃料が使用された場合の負荷と最適圧縮比との関係に対応している。なお、低オクタン価燃料が使用されている場合の負荷と圧縮比との関係は、実施の形態１と同じく図４に示す通りとなる。
【００４２】
ここでは、図７に示すように負荷がＡからＢに増大する場合の圧縮比の変化について説明する。図７中に矢印付きの点線で示すのが、高オクタン価燃料が使用されている場合に可変圧縮比機構１０の操作によって実現される負荷の変化に対する圧縮比の変化である。この場合、圧縮比は負荷と最適圧縮比との関係を示す実線に沿うのではなく、早いタイミングで低下し始め、負荷と最適圧縮比との関係を示す実線と平行に圧縮比ＸＢＨまで略直線的に変化する。高オクタン価燃料が使用されている場合は、低オクタン価燃料が使用されている場合よりも負荷の変化に伴う圧縮比の変化量が少ないので、その分、早いタイミングで圧縮比を変化させることで圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点を同じにすることができる。
【００４３】
上述の可変圧縮比機構１０の操作によって実現されるエンジン２の動作をタイムチャートで示したのが図８である。図８の最下段は、アクセルペダルの開度の変化、すなわち、要求される負荷の変化を示している。図８の最上段は、点火装置４によって制御される点火時期の変化を示している。図８の２段目は、ＶＶＴ８によって制御されるバルブタイミングの変化を示している。図８の３段目は、可変圧縮比機構１０によって制御される圧縮比の変化を示している。図８の４段目は、スロットル６によって制御される負荷率の変化を示している。図８によれば、要求負荷の変化に応じて各アクチュエータ４，６，８，１０が協調操作されていることが分かる。
【００４４】
図８の３段目には、圧縮比の変化を示す線として太線と細線の２本の線が引かれている。このうちの細線は、低オクタン価燃料が使用されている場合の可変圧縮比機構１０の操作によって実現される圧縮比の変化を示し、太線は、高オクタン価燃料が使用されている場合の可変圧縮比機構１０の操作によって実現される圧縮比の変化を示している。これら２本の線を比較して分かるように、高オクタン価燃料が使用されている場合は、低オクタン価燃料が使用されている場合よりも圧縮比の変更量が少ない。しかし、高オクタン価燃料が使用されている場合は、低オクタン価燃料が使用されている場合よりも圧縮比の変化開始タイミング、すなわち、可変圧縮比機構１０の操作を開始するタイミングは遅くされる。その結果、圧縮比の変更開始から完了までの期間の中間時点は燃料のオクタン価の高低に拠らず同じになり、圧縮比の変更開始タイミングと完了タイミングの何れか一方がオクタン価の高低に拠って大きくずれてしまうことは回避される。
【００４５】
要求される負荷の変化と圧縮比の変更期間との関係がオクタン価によって大きく変わらないならば、可変圧縮比機構１０と協調して操作される他のアクチュエータ４，６，８の操作方法はオクタン価によって変える必要がない。つまり、図８から明らかなように、燃料のオクタン価に応じて操作方法を変更する必要があるのは可変圧縮比機構１０のみであり、他のアクチュエータ４，６，８に関しては、オクタン価の違いに拠らず同じ操作方法をとることができる。したがって、本実施の形態によれば、圧縮比の変更を伴う過渡運転時の制御を従来に比較して簡素化することが可能であり、それにより設計段階における適合の簡素化を図ることもできる。
【００４６】
その他．
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、次のように変形して実施してもよい。
【００４７】
上述の実施の形態では、使用されている燃料のオクタン価の高低によって可変圧縮比機構１０の操作方法が変更されている。しかし、オクタン価をより詳しく判定できるならば、単にオクタン価が高いか低いかではなく、オクタン価の値に応じた細かな変更を行うようにしてもよい。実施の形態１の操作方法であれば、オクタン価の値が高いほど、可変圧縮比機構１０の動作速度を遅くすればよい。実施の形態２の操作方法であれば、オクタン価の値が高いほど、可変圧縮比機構１０の操作を開始するタイミングを遅くすればよい。
【符号の説明】
【００４８】
２  エンジン
４  点火装置
６  スロットル
８  可変バルブタイミング機構
１０  可変圧縮比機構
１２  ＥＣＵ
１４  アクセル開度センサ
１６  燃料性状センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変圧縮比機構を含む複数のアクチュエータの協調操作によって制御される可変圧縮比内燃機関の制御装置において、
前記内燃機関に使用されている燃料の性状を判定する燃料性状判定手段と、
前記内燃機関に要求される負荷が変化した場合に、変化後の負荷の値と燃料性状とに応じて圧縮比の設定を変更する設定変更手段と、
圧縮比の設定が変更された場合に、変更後の設定圧縮比に従って前記可変圧縮比機構を操作する操作手段と、
を備え、
前記操作手段は、負荷の変化が同じであれば圧縮比の変更開始から完了までの期間は燃料性状に拠らず同じになるように前記可変圧縮比機構を操作することを特徴とする可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記設定変更手段は、所定の圧縮比を上限としてその枠内で圧縮比の設定を変更し、
前記操作手段は、圧縮比の設定の変更が上限圧縮比からの変更である場合には、前記可変圧縮比機構の動作速度を燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間を燃料性状に拠らず同じにすることを特徴とする請求の範囲１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記操作手段は、同じ負荷の変化に対する圧縮比の変更量が燃料性状によって異なる場合には、前記可変圧縮比機構の動作速度を燃料性状に応じて変更することによって、圧縮比の変更開始から完了までの期間を燃料性状に拠らず同じにすることを特徴とする請求の範囲１に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記燃料性状判定手段は、燃料のオクタン価の高低を判定し、
前記設定変更手段は、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで圧縮比の設定を異ならせ、
前記操作手段は、燃料のオクタン価が高い場合と低い場合とで前記可変圧縮比機構の動作速度を異ならせることを特徴とする請求の範囲２又は３に記載の可変圧縮比内燃機関の制御装置。
【国際調査報告】
2011052092.tif 000011
2011052092.tif 000012
2011052092.tif 000013
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